Исследование космического взрыва, ознаменовавшего гибель массивной звезды, поставило под сомнение устоявшиеся представления о связи между выброшенным веществом и энергетическим выходом этих катаклизмов.

Сверхновая, лежащая в основе этого открытия, получила обозначение SN 2024bch. Она вспыхнула на расстоянии около 65 миллионов световых лет от Земли и была впервые зафиксирована в феврале 2024 года. Этот взрыв относится к типу II — так заканчивают свою жизнь массивные звёзды, чьи железные ядра больше не могут противостоять гравитации и коллапсируют, порождая ударные волны, которые срывают внешние оболочки светила в окружающее пространство.

До сих пор учёные были уверены: когда эти выброшенные со скоростью в тысячи километров в секунду обломки звезды сталкиваются с плотным газом, окружающим звезду-прародителя (так называемой околозвёздной средой), это взаимодействие генерирует узкие линии излучения в спектре сверхновой. Однако SN 2024bch ведёт себя как «антисоциальный» объект — её выбросы, судя по всему, не взаимодействуют с окружающей газовой оболочкой. При этом узкие спектральные линии в её излучении всё равно присутствуют.

Международная команда исследователей из Национального института астрофизики (INAF) в течение 140 дней наблюдала за этой сверхновой с помощью наземных телескопов и космической обсерватории Swift. Они обнаружили те самые узкие линии, которые традиционно считались безошибочным тестом на наличие взаимодействия выбросов с веществом вокруг звезды.

Однако в случае с SN 2024bch высвобождаемая энергия, похоже, не является результатом такого столкновения. Вместо этого итальянские астрономы предложили иной механизм, объясняющий наблюдаемую картину, — так называемую флуоресценцию Боуэна.

«Мы применили нетрадиционный и непредвзятый подход, — заявил руководитель группы Леонардо Тарталья. — Впервые для подобного объекта мы продемонстрировали, что основным механизмом является флуоресценция Боуэна — явление, известное с первой половины XX века, но никогда ранее не учитывавшееся в исследованиях схожих объектов. Наша модель с высокой точностью описывает все эволюционные фазы сверхновой».

Флуоресценция Боуэна похожа на эхо, только не звука, а высокоэнергетического света. В данном случае интенсивное ультрафиолетовое излучение от взрыва сверхновой «возбуждает» атомы гелия в её окрестностях. Эти атомы, в свою очередь, передают избыток энергии другим элементам, таким как кислород и азот. Именно этот процесс переноса энергии и порождает те самые узкие спектральные линии, которые увидели астрономы.

Это открытие заставляет усомниться в корректности современных моделей сверхновых типа II. В частности, оно означает, что некоторые из этих космических взрывов необходимо исключить из числа вероятных источников нейтрино — почти безмассовых «частиц-призраков», которые пронизывают Вселенную со скоростью, близкой к световой.

Это открытие имеет далеко идущие последствия для одного из самых мощных методов исследования Вселенной — многоканальной астрономии. Этот подход подразумевает изучение космических событий одновременно в разных «посланиях»: электромагнитном излучении, гравитационных волнах и нейтрино.

«Наше исследование подчёркивает, что по крайней мере для некоторой доли таких объектов взаимодействие с веществом не является основным источником излучения, — пояснил Тарталья. — А это имеет важные последствия для многоканальной астрономии. Не показывая признаков взаимодействия, сверхновая SN 2024bch не создаёт физических условий, необходимых для испускания высокоэнергетических нейтрино».

Таким образом, открытие флуоресценции Боуэна в спектрах сверхновых не только решает одну загадку, но и ставит перед учёными новые. Астрономам теперь предстоит кропотливая работа по пересмотру классификации и физических механизмов звёздных взрывов, а также по переоценке их роли как «фабрик» фундаментальных частиц во Вселенной. Это лишний раз доказывает, что даже самые, казалось бы, изученные космические явления могут преподносить сюрпризы, заставляющие нас глубже заглядывать в тайны мироздания.